[发明专利]一种稀土强酸催化剂及其制备方法

说明书

本申请涉及生物柴油固体酸催化剂技术领域，具体公开了一种稀土强酸催化剂及其制备方法，所述稀土强酸催化剂，包括以下原料：硫酸锆、氧化镧、稀硫酸、复合载体、过硫酸铵、水；所述复合载体由第一载体与第二载体组成；上述配方简单，所得稀土强酸催化剂的催化活性高、选择性好和稳定性高；所述稀土强酸催化剂的制备方法，包括以下步骤：先将硫酸锆和氧化镧溶于稀硫酸中，溶解后调节pH至碱性，陈化，过滤，洗涤，得混合物；再将混合物和复合载体混合，老化，抽滤，干燥，得初产品；最后将初产品、过硫酸铵加入水中，反应结束后，抽滤，烘干，焙烧，得稀土强酸催化剂；上述制备方法，操作简单，成本低，适合工业化生产。

技术领域

本申请涉及生物柴油固体酸催化剂技术领域，更具体地说，它涉及一种稀土强酸催化剂。

背景技术

我国石油资源匮乏，生物柴油作为一种可再生的替代能源，发展前景良好。生物柴油是以油脂与低级醇为原料进行酯交换反应制得，现有生物柴油的制备方法主要为酸催化法、碱催化法、酶催化法和超临界法。

酸催化法制备生物柴油可以划分为液体酸催化法和固体酸催化法，常以浓硫酸、磷酸、盐酸、硝酸、甲基苯磺酸等作为液体酸催化剂，具有催化效率高的特点，但液体酸催化剂存在运输危险、对设备腐蚀性强、后处理分离提纯困难、造成环境污染等问题，限制了其工业应用。相比液体酸催化剂，固体超强酸的催化剂具有较高的酸强度、催化活性、选择性且不污染环境，无设备腐蚀，易于分离等优点，备受人们青睐。

然而，目前制备生物柴油的固体酸催化剂的分散效果和稳定性较差，导致催化效果不佳，且催化剂寿命不长，回收率低，增加生产成本，另外，并不适用于以餐厨废油脂等成分复杂的油脂为原料进行生物柴油的制备。亟需提出一种稀土强酸催化剂及其制备方法，以解决现有的固体酸催化剂的催化效果不佳、生产成本高、应用范围小等问题，使得稀土强酸催化剂具有良好的催化效果，降低生产成本，同时扩大应用范围，具有积极的意义。

发明内容

为了解决现有的固体酸催化剂的催化效果不佳、生产成本高、应用范围小等问题，本申请提供了一种稀土强酸催化剂及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种稀土强酸催化剂，采用如下技术方案：

一种稀土强酸催化剂，包括以下重量份原料：6-8份硫酸锆、7-8份氧化镧、30-40份稀硫酸、5-10份复合载体、2.5-3份过硫酸铵、40-60份水；

所述复合载体由第一载体与第二载体组成。

通过采用上述技术方案，本申请的稀土强酸催化剂的原料包括硫酸锆、氧化镧、过硫酸铵、复合载体，将活性成分负载到复合载体，形成稀土强酸催化剂，复合载体能够提高稀土强酸催化剂的分散性，同时复合载体能够使稀土强酸催化剂的活性成牢固地负载在复合载体上，在催化反应过程中，能够维持较高的稳定性和催化活性；本申请的稀土强酸催化剂具有显著的催化活性，且稳定性高、寿命长，降低生产成本，并能够广泛应用于多种酯交换反应中，扩大了应用范围。

优选的，所述第一载体，包括以下重量份原料：5-6份碳纳米管、3-4份硝酸亚铁、8-10份硝酸铁、50-60份浓氨水、0.5-1份多巴胺、1-2份氨基聚乙二醇、40-50份水。

优选的，所述第一载体，由以下方法制得：

将碳纳米管、硝酸亚铁、硝酸铁加入质量分数为22-25％的浓氨水中，均匀混合后，置于封闭体系中，升温至30-50℃，反应1-2h后，过滤，干燥后，在230-250℃条件下煅烧1-1.5h，得磁性碳纳米管；

将多巴胺、氨基聚乙二醇加入水中，并调节pH值至8-10，得多巴胺的碱性溶液；

将磁性碳纳米管加入多巴胺的碱性溶液中，超声分散10-30min后，继续以转速2100-2500r/min，搅拌2-10h，随后真空抽滤、洗涤，在50-60℃下干燥1-2h，得第一载体。